电工学讲义6-电动机控制课件

第六章第六章 电气控制电气控制v了解常用低压电器的结构、功能和用途。了解常用低压电器的结构、功能和用途。v掌握基本控制环节的组成、作用和工作过掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。程。能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单 的控制电路。的控制电路。本章要求本章要求 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。和保护，称为继电接触控制。继电接触控制系统继电接触控制系统继电接触控制系统继电接触控制系统 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。常用控制电器的用途及电工表示符号。常闭触点常闭触点常开触点常开触点常开触点常开触点(b)结构结构按钮开关的外形按钮开关的外形(a)外形图外形图按按 钮钮常用低压控制设备常用低压控制设备复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式静触头桥式静触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSBSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮(停止按钮停止按钮)常开按钮常开按钮(起动按钮起动按钮)复合按钮复合按钮1234123按钮帽按钮帽用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。接触器接触器常闭触点常闭触点线圈线圈常开触点常开触点线圈断电线圈断电铁心失去磁力铁心失去磁力上下铁心放开上下铁心放开常开触点打开常开触点打开 常闭触点闭合常闭触点闭合线圈通电线圈通电铁心产生磁力铁心产生磁力上下铁心吸合上下铁心吸合常开触点闭合常开触点闭合 常闭触点打开常闭触点打开交流接触器有关符号：交流接触器有关符号：接触器主触头用于主电路接触器主触头用于主电路（流过的电流大，（流过的电流大，需加灭弧装置需加灭弧装置）接触器线圈接触器线圈KMKMKMKM接触器辅助触头用于控制电路接触器辅助触头用于控制电路（流过的电流小，无（流过的电流小，无需加灭弧装置需加灭弧装置）动合动合动合动合(常开常开常开常开)辅助触点辅助触点辅助触点辅助触点动断动断动断动断(常闭常闭常闭常闭)辅助触点辅助触点辅助触点辅助触点KMKMKMKMM3电源电源电源电源电机电机电机电机主触点主触点继电器继电器 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过目多，且只能通过小电流小电流。所以，继电。所以，继电器一般用于器一般用于控制电路控制电路中。中。用于保护电动机免受长期过电流而损坏的一种保护电器用于保护电动机免受长期过电流而损坏的一种保护电器用于保护电动机免受长期过电流而损坏的一种保护电器用于保护电动机免受长期过电流而损坏的一种保护电器主要用于过载保护主要用于过载保护串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触点常闭触点FR发热元件发热元件FR热继电器热继电器 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件发热元件杠杆杠杆工作原理工作原理工作原理工作原理结构原理图结构原理图结构原理图结构原理图双金属片双金属片常闭触头常闭触头熔断器熔断器主要用作短路保护，通常串联在电路中主要用作短路保护，通常串联在电路中电路符号电路符号FU熔体额定电流熔体额定电流 IF 的选择：的选择：（稍大）（稍大）3.频繁起动频繁起动 的电机的电机2.一般电机一般电机1.无冲击电流的场合无冲击电流的场合（如电灯、电炉）（如电灯、电炉）（1.52.5）IN（33.5）IN控制对象：控制对象：380V，5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大的起动电流，刀考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：闸的额定电流值应如下选择：（35)*异步电机额定电流异步电机额定电流电路符号电路符号QS闸刀开关闸刀开关自动空气断路器原理图自动空气断路器原理图自动空气断路器原理图自动空气断路器原理图L1 L2 L3空气开关空气开关可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。锁钩锁钩主触点主触点手动闭合手动闭合 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器衔铁衔铁连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。介绍继电接触控制线路的绘制。在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.控制线路由主电路控制线路由主电路(被控制负载所在电路被控制负载所在电路)和控制电路和控制电路(控制主电路状态控制主电路状态)组成。组成。3.属同一电器元件的不同部分属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和如接触器的线圈和 触点触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但的电路中，但必须标注相同的文字符号。必须标注相同的文字符号。常用接触器控制电路画法常用接触器控制电路画法4.所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下 的正常状态画出，即的正常状态画出，即按通电前的状态绘制按通电前的状态绘制。5.与电路无关的部件与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等如铁心、支架、弹簧等)在控在控 制电路中不画出。制电路中不画出。分析和设计控制电路时应注意以下几点：分析和设计控制电路时应注意以下几点：分析和设计控制电路时应注意以下几点：分析和设计控制电路时应注意以下几点：(1)使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准(2)确可靠确可靠(2)尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。个电器的控制电路。(3)必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。串联。主电路：主电路：控制电路：控制电路：包括开关、熔断器、接触器主触点，包括开关、熔断器、接触器主触点，热继电器的发热元件，热继电器的发热元件，与电动机串联与电动机串联控制电路接在任意两根相线上。控制电路接在任意两根相线上。通过控制线圈中电流的通断，控制通过控制线圈中电流的通断，控制主电路断开或接通；主电路断开或接通；M3KM11FUQSFRL1L2L3主主电电路路KMSB2SB1FR1控控制制电电路路L1L3L1L2L3M3停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮常常用用接接触触器器控控制制电电路路示示意意图图点动控制电路点动控制电路实现功能：实现功能：开关闭合，电机动；开关闭合，电机动；开关断开，电机停；开关断开，电机停；原理分析原理分析：SB闭合闭合线圈线圈KM得电得电常开触点常开触点KM1闭合闭合主电路接通主电路接通SB放开放开线圈线圈KM失电失电常开触点常开触点KM1断开断开主电路断开主电路断开KM1L1L2L3控控制制电电路路KMSB1FR1主主电电路路M3FUQSFR动画动画单相控制电路单相控制电路实现功能：实现功能：启动开关闭合，电机动；启动开关闭合，电机动；停止开关断开，电机停；停止开关断开，电机停；添加电路元件：添加电路元件：动断按钮动断按钮SB2，常开触点常开触点KM2，其余同上其余同上保证当启动开关松开，电机保证当启动开关松开，电机仍然运行，直至停止按钮揿下仍然运行，直至停止按钮揿下与点动控制不同之处与点动控制不同之处KMSB1FR1KM2KMSB1SB2FR1动画动画L1L2L3M3自锁自锁停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮单单相相控控制制电电路路示示意意图图原理分析：原理分析：SB1闭合闭合线圈线圈KM得电得电 常开触点常开触点KM1闭合闭合主电路接通主电路接通 常开触点常开触点KM2闭合闭合自保触头自保触头L1L2L3FR1KM2KMSB1SB2KM1M3FUQSFRSB1放开放开:常开触点常开触点KM2闭合闭合 线圈线圈KM1保持得电保持得电 常开触点常开触点KM1闭合闭合 常开触点常开触点KM2闭合闭合 主电路接通主电路接通L1L2L3FR1KM2KMSB1SB2KM1M3FUQSFR SB2揿下揿下线圈线圈KM失电失电 常开触点常开触点KM1断开断开 主电路断开主电路断开 常开触点常开触点KM2断开断开L1L2L3FR1KM2KMSB1SB2KM1M3FUQSFR正反转控制电路正反转控制电路调换三根相线中的两相，可使电机反转。调换三根相线中的两相，可使电机反转。回忆回忆思路思路采用两个交流接触器，当一个接触器的主触点吸合，电机采用两个交流接触器，当一个接触器的主触点吸合，电机正转，当另一个接触器的主触点吸合，三相中的两相调换，正转，当另一个接触器的主触点吸合，三相中的两相调换，电机反转。电机反转。注意注意必须防止两个接触器同时工作，需采用防止两个接触必须防止两个接触器同时工作，需采用防止两个接触器同时吸合的器同时吸合的联锁控制联锁控制。KM12KM1SB3SB1FR1该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB1和和SB2不能同时按下，否则会造成短路！不能同时按下，否则会造成短路！操作过程：操作过程：SB1正转正转SB2反转反转停车停车SB3M3KM11FUQSFRKM22KM2SB2KM21L1L2L3电路设电路设计计电气联锁电气联锁联锁联锁作用作用：正转时，：正转时，SB2不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SB1不起作用。不起作用。从而避免两触发器从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路短路。KM1SB3KM12SB1FR1KM2KM23KM13KM22SB2互锁互锁 KM11闭合闭合 电机持续正转电机持续正转 KM12闭合（自保）闭合（自保）KM13断开断开KM2失电失电KM21断开断开电机不可反转电机不可反转正正SB1起动起动KM1通电通电 KM1SB3KM12SB1FR1KM2KM23KM13KM22SB2KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3停停KM1,KM2断电断电 KM11,KM12断开断开电机停止电机停止 KM13,KM23闭合闭合SB3停止停止KM1SB3KM12SB1KM2KM23KM13KM22SB2KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3反反 KM21闭合闭合 电机持续反转电机持续反转 KM22闭合（自保）闭合（自保）KM23断开断开KM1失电失电KM11断开断开电机不可正转电机不可正转SB2起动起动KM2通电通电 KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3KM1SB3KM12SB1FR1KM2KM23KM13KM22SB2停停KM1,KM2断电断电 KM11,KM12断开断开电机停止电机停止 KM13,KM23闭合闭合SB3停止停止KM1SB3KM12SB1KM2KM23KM13KM22SB2KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3KMFSB1KMF2SBFFR1KMRKMR2KMR3KMF2SBR双重互锁双重互锁电气互锁电气互锁机械互锁机械互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触点）电器互锁（互锁触点）KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3 行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。的终端要加限位开关。正程正程逆程逆程BA行程控制行程控制M3FUQSKM21FRL1L2L3KM11行程开关行程开关用作电路的限位保护、行程控制、用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。自动切换等。结构与按钮类似，但其动结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。作要由机械撞击。常开（动合）触点常开（动合）触点电路符号电路符号ST常闭（动断）触点常闭（动断）触点电路符号电路符号ST行程控制电路（行程控制电路（1 1）控制回路控制回路KMFFR1KMRSB1KMF2SB2STASB3STBKMR2KMR3KMF3限位开关限位开关正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）行程控制行程控制(2)-(2)-自动自动往复运动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1.能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2.到位后能自动返回到位后能自动返回电机电机STaSTbKMR2SBRKMF3FR1KMFSB1KMF2SBFKMR3KMRSTaSTb自动往复运动控制电路自动往复运动控制电路 限位开关限位开关采用复合式采用复合式开关。正向运开关。正向运行停车的同时，自动起行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。动反向运行；反之亦然。关键措施关键措施1 电机电机M1控制要求：控制要求：1.M1 1.M1 起动后，起动后，M2M2才能起动才能起动 2.M2 2.M2 停止后，停止后，M M1 1才可以停止。才可以停止。2 电机电机M2顺序控制顺序控制顺序控制电路顺序控制电路FU2KM21FR2FU1M13KM11FR1M23主电路主电路KM13KM2SB3SB4FR2KM22KM1SB1SB2FR1KM12控制电路控制电路L1L2L3L1L2L3QS1QS2KM23例如：甲、乙两地同时控制一台电机例如：甲、乙两地同时控制一台电机方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。KMSB1甲甲SB2甲甲KM2SB1乙乙SB2乙乙FR多地点控制多地点控制甲地甲地乙地乙地用复合按钮。用复合按钮。SB3：点动点动SB2：连续运行连续运行控制控制关系关系KMSB1KM2SB2FR1SB3控制电路控制电路QSFRM3KM1FU主电路主电路L1L2L3点动点动+连续运行连续运行(1)(1)以下以下控制电路能否实现即能点动、控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 KMSB1KM2SB2FRSB思考思考不能点动！不能点动！电机正转时绿灯亮，电机正转时绿灯亮，电机停转时红灯亮。电机停转时红灯亮。若若灯泡两端电压为灯泡两端电压为6V，怎么办？怎么办？指示灯电路指示灯电路M3KMSB1KM2SB2FR1KM3KM4L1NL1L2L3KM1FUQSFRKMSB1KM2SB2FR1KM3L1N指示灯电路上述电路连接，是否可行？指示灯电路上述电路连接，是否可行？指示灯电路指示灯电路KM1SB3KM12SB1FR1KM2KM23KM13KM22SB2KM24KM14KM25KM15KM21M3KM11FUQSFRL1L2L3电机正转时绿灯亮，电机反转时黄灯亮。电机正转时绿灯亮，电机反转时黄灯亮。电机停转时红灯亮电机停转时红灯亮两台电动机两台电动机M M1 1和和M M2 2，按下列要求设计电路：按下列要求设计电路：1 1）有过载、短路保护有过载、短路保护2 2）M1 M1 起动后，起动后，M2M2才能起动才能起动3 3）M M2 2有正反转控制，正转以绿灯指示，反转有正反转控制，正转以绿灯指示，反转 以黄灯指示，停转以红灯指示，指示灯电以黄灯指示，停转以红灯指示，指示灯电 压压6V6V。习题一M23KM11FU2QS2FR2KM21L1L2L3M13KM11FR1L1L2L3FU1QS1KM13KM1SB1FR11KM12KMFKMF2SB2FR21KMRKMR3KMF3KMR2SBRSB3L1L26VL1380VL2KMF4KMR4KMF5KMR5+_ENDKMFSB1KMF2SBFFR1KMRKMR3KMF3KMR2SBRL1L2L3控控制制电电路路KMSBFR1主主电电路路M3FUQSFRM3KM2KM1KMSB2L1L2L3FUQSSB1FRFR1KM2KMSB2SB1FR1W1L1U2V2L3L2W2NU1V1+_+_举举 例例已知：已知：RA=RB=XC=10，电源电压电源电压380/220V求：各相负载电压。求：各相负载电压。解：解：本题无中线，为复杂交流电路本题无中线，为复杂交流电路设设电源中点为电源中点为N1,负载中点为负载中点为N2,电源电压电源电压电源的相电压为电源的相电压为A1,B1,C1负载的相电压为负载的相电压为A2,B2,C2，正方向如图正方向如图21=(A1/RA)+(B1/RB)+(C1/-jXC)/(1/RA)+(1/RB)+(1/-jXC)设设:A1=220 0,B1=220-120,C1=220 120 21=141.4 -131.6+A121=A1-A2A2=A1-21=220 0-141.4 -131.6=331 -18.6 同理可得：同理可得：B2=B1-21=86.3 -100.7 C2=C1-21=296.6 93.1 电磁转矩特性和电磁转矩特性和TS曲线曲线最大转矩最大转矩Tm启动转矩启动转矩TS转差率转差率v最大转矩与过载能力最大转矩与过载能力v启动转矩与启动能力启动转矩与启动能力过载能力过载能力=Tm/TN启动能力启动能力=TS/TN一般异步电动机的过载能力为一般异步电动机的过载能力为2鼠笼式电动机的启动能力为鼠笼式电动机的启动能力为TS=(1-1.2)TNT=kSR2U2/R22+(SX20)2T与电源电压与电源电压U，转子导体电阻转子导体电阻R2转差率转差率S有关有关.(K取决于电动机结构）取决于电动机结构）使用异步电动机应注意使用异步电动机应注意T-S曲线上以下两点曲线上以下两点TM=kU2/2X20 TM与与U2成正比成正比TS=kR2U2/(R22+X202)TS与与U2成正比，与成正比，与R2有关有关